生物工程專業(yè)《分子生物學》教學大綱

【分子生物學】【MolecularBiology】一．基本信息課程代碼：【100792】課程學分/學時：【3/48】面向?qū)I(yè)：【生物工程專業(yè)】課程性質(zhì)：【學科基礎必修課】開課院系：生物與醫(yī)學工程學院使用教材：主教材【基礎分子生物學鄭用璉北京：高等教育出版社2007】輔助教材【LEWIN`SGENESX，JocelynEskers等JonesandBartlettPublishers2009】參考教材【現(xiàn)代分子生物學（第四版）朱玉賢,李毅北京:高等教育出版社2013】先修課程：【微生物學103651（4.0）、生物化學100711（4.0）】并修課程：【普通遺傳學103601（3.0）】后續(xù)課程：【基因工程原理100861（2.0）】二．課程目標本課程是4年制生物工程專業(yè)的專業(yè)必修課。分子生物學是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學，通過研究生物分子的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)。在教學過程中通過專業(yè)知識的講述及分子生物發(fā)展史中重要實驗的解析，不斷提高學生分析問題，解決問題的能力。通過本課程的學習，學生應掌握核酸（基因）的結(jié)構(gòu)與功能，其復制，轉(zhuǎn)錄，翻譯等過程及這些過程調(diào)控的的原理及規(guī)律；為基因工程原理學習及分子生物學實驗操作提供基礎；學生具備獨立閱讀相關(guān)專業(yè)文獻的能力，通過文獻查閱，可了解分子生物學的新進展及學科存在問題。要達成的課程目標如下:課程目標1（知識目標）:掌握分子生物學所必備的基礎知識，并將其應用于生物工程中涉及的生物相關(guān)知識。課程目標2（能力目標）:能夠掌握分子生物學的基本原理及實踐技能，發(fā)現(xiàn)分子生物學相關(guān)領(lǐng)域的科學問題，并提出相應的實驗設計方案。課程目標3（素質(zhì)目標）:能夠養(yǎng)成學以致用的素養(yǎng)，從分子生物學角度主動思考關(guān)注社會熱點、前沿問題，將所學分子生物學知識與合成生物學相結(jié)合，理解其在合成生物學中的地位。使學生樹立正確的學習觀和價值觀；具備質(zhì)疑求實的科學態(tài)度和嚴謹?shù)倪壿嬎季S；塑造學生的職業(yè)精神與工匠精神，增強學生的時代責任感和使命感。三．課程目標和畢業(yè)要求的對應關(guān)系和支撐矩陣表1課程目標和畢業(yè)要求的對應關(guān)系和支撐矩陣畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標及其支撐強度系數(shù)課程目標1課程目標2課程目標3支撐強度1.工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決復雜工程問題。1.3能夠?qū)⑸锕こ虒I(yè)所必備的生物基礎知識應用于生物工程中涉及的生物相關(guān)知識的分析、討論?！蘃4.研究：掌握具有現(xiàn)代生物化學、微生物發(fā)酵與工程、生物工程實驗等實驗操作技能，能夠基于科學原理并采用科學方法對生物工程及其相關(guān)領(lǐng)域的復雜問題進行研究，包括實驗設計、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.1能夠掌握生物化學、微生物學等生物工程相關(guān)學科的基本原理及實踐技能，發(fā)現(xiàn)生物工程相關(guān)領(lǐng)域的科學問題，并提出相應的實驗設計方案?！獭蘃四．課程內(nèi)容（一）教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)關(guān)系圖分子生物學是從分子水平研究生命本質(zhì)的一門新興邊緣學科，是生命科學中發(fā)展最快并正在與其它學科廣泛交叉與滲透的重要前沿領(lǐng)域。本課程主要以核酸為對象，以中心法則為主線，闡述分子生物學的基本內(nèi)容，通過對基因的組成、復制、損傷修復、分子重組、轉(zhuǎn)座、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄、翻譯、基因調(diào)控等概念的學習，掌握遺傳信息傳遞與基因表達過程及生物體內(nèi)對這些過程的調(diào)控機制；同時介紹以分子研究過程中發(fā)展的技術(shù)，使學生掌握一些基本的分子生物學操作方法，為將來指導實踐提供幫助。中心中心法則應用（分子生物學技術(shù)）（二）課程內(nèi)容表2教學內(nèi)容及對應的課程目標課程內(nèi)容對應課程目標學生教學成果學時安排第一章緒論第一節(jié)．分子生物學的概念1，2，3掌握分子生物學定義、研究內(nèi)容及、發(fā)展史與相關(guān)學科關(guān)系，并進一步讓學生了解該學科發(fā)展趨勢。了解本課程學習內(nèi)容及與生物化學、細胞生物學及遺傳學等相關(guān)課程區(qū)別與聯(lián)系。2第二節(jié)．分子生物研究內(nèi)容第三節(jié)．分子生物發(fā)展史第四節(jié)．21世紀分子生物研究發(fā)展趨勢第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)．核酸是細胞的遺傳物質(zhì)1掌握核酸的分子組成；DNA的一級結(jié)構(gòu)、高級結(jié)構(gòu)及其功能；幾種主要RNA（mRNA、tRNA）的結(jié)構(gòu)與功能；DNA的理化性質(zhì)及應用。4第二節(jié)．核酸的化學組成與共價結(jié)構(gòu)第三節(jié)．DNA分子的二級結(jié)構(gòu)第四節(jié)．DNA分子的高級結(jié)構(gòu)第五節(jié)．真核生物的染色體及其組裝第六節(jié)．RNA的高級結(jié)構(gòu)第七節(jié)．核酸的變性、復性與分子雜交第三章基因與基因組的結(jié)構(gòu)第一節(jié)．基因的概念及命名1了解基因的基本組成；原核、真核生物基因構(gòu)成的區(qū)別；幾個具代表性的病毒和細菌的基因組形式。4第二節(jié)．真核生物的斷裂基因第三節(jié)．基因及基因組的大小與C值矛盾第四節(jié)．重疊基因第五節(jié)．幾個代表物種基因組大小及形成形式第六節(jié)．真核生物基因家族第四章DNA復制第一節(jié)．復制概述1，2掌握原核與真核生物復制起始位點核酸序列特征、引發(fā)酶作用與功能及復制終止位點來了解不同復制過程。并了解端粒及端粒酶對真核基因基因組復制影響。6第二節(jié)．細菌的DNA復制過程第三節(jié)．真核生物DNA的復制第四節(jié)．DNA復制的調(diào)節(jié)控制第五節(jié)．真核生物DNA復制的調(diào)控（端粒及端粒酶）第五章DNA的損傷、修復和基因突變第一節(jié)．DNA損傷的概念及類型1，2掌握形成DNA損傷的主要原因及在分子水平的表現(xiàn)形式，對應損傷具有的修復類型及修復機制；由損傷引起的突變，指出DNA復制錯誤引致的自發(fā)突變是突變的主要來源。4第二節(jié)．DNA損傷的修復第三節(jié)．基因突變第六章DNA的重組與轉(zhuǎn)座第一節(jié)．DNA的重組1，2，3掌握重組的類型，同源重組的分子基礎及轉(zhuǎn)座機制與遺傳效應，并了解轉(zhuǎn)座子作為遺傳工具的應用。掌握細菌不同轉(zhuǎn)座子序列特征，真核生物以玉米AC-DS系統(tǒng)及果蠅P轉(zhuǎn)座子為例了解它們的特點及效應。學習BarbaraMcClintock發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子背后的故事4第二節(jié)．DNA的轉(zhuǎn)座第七章RNA的轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后加工第一節(jié)．轉(zhuǎn)錄概述1，2掌握轉(zhuǎn)錄的基本概念，大腸桿菌RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄，真核生物的RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄及RNA的轉(zhuǎn)錄后加工。4第二節(jié)．細菌的RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄第三節(jié)．真核生物的RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄第四節(jié)．啟動子和轉(zhuǎn)錄因子第五節(jié)．轉(zhuǎn)錄的終止及終止因子第六節(jié)．原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工第八章RNA的逆轉(zhuǎn)錄第一節(jié)．逆轉(zhuǎn)錄1，2掌握逆轉(zhuǎn)錄存在形式，逆轉(zhuǎn)錄病毒序列特征及逆轉(zhuǎn)錄過程，并了解由逆轉(zhuǎn)錄引起的逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子序列特征及形成過程2第二節(jié)．逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子第九章遺傳密碼遺傳密碼1掌握遺傳密碼的生物特性，遺傳密碼的通用性及在個別情況下的特殊性。2第十章蛋白質(zhì)的生物合成—翻譯第一節(jié)．蛋白質(zhì)生物合成概述1，2掌握氨基酰-tRNA合成酶的催化活性及特異性，三種RNA在蛋白質(zhì)合成中的功能；原核生物翻譯起始的過程，真核生物翻譯起始的特點，原核生物肽鏈延長的三個步驟及延長因子的作用；翻譯后加工的形式及意義；蛋白質(zhì)靶向輸送的過程及意義；幾個代表性抗生素阻斷蛋白質(zhì)生物合成的作用的機理。4第二節(jié)．蛋白質(zhì)生物合成的分子基礎第三節(jié)．翻譯的過程第四節(jié)．蛋白質(zhì)的運輸及翻譯后修飾第十一章原核生物的基因表達調(diào)控第一節(jié)．操縱子概述1，2掌握原核生物基因存在形式及表達的特征，并以幾個例子講述原核生物基因表達調(diào)控的機制（包括了正負調(diào)控等）4第二節(jié)．乳糖操縱子第三節(jié)．色氨酸操縱子第四節(jié)．細菌的應急反應第十二章真核生物的基因表達調(diào)控第一節(jié)．概述1，2掌握真核生物染色體不同修飾的影響，順式作用元件及反式作用因子對轉(zhuǎn)錄的控制，轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)節(jié)的基因沉默等。4第二節(jié)．染色體DNA修飾對基因復制轉(zhuǎn)錄影響第三節(jié).轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)控制第四節(jié)．轉(zhuǎn)錄后調(diào)控第十三章分子生物學技術(shù)分子生物學技術(shù)2，3了解由分子生物學基礎的認識產(chǎn)生的一些基本技術(shù)，如分子雜交、PCR、RT-PCR，轉(zhuǎn)座突變等2分子生物學的最近研究及課程總結(jié)1，2，3介紹最新科研發(fā)展文獻報道，如最新現(xiàn)的可重頭聚合的DNA復制酶2總計48（三）教學進度與學時分配表3教學進度與學時分配教學內(nèi)容講課課后作業(yè)實驗上機合計第一章緒論20002第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能42006第三章基因與基因組的結(jié)構(gòu)42006第四章DNA復制62008第五章DNA的損傷、修復和基因突變42006第六章DNA的重組與轉(zhuǎn)座42006第七章RNA的轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后加工42006第八章RNA的逆轉(zhuǎn)錄22004第九章遺傳密碼20002第十章蛋白質(zhì)的生物合成—翻譯42006第十一章原核生物的基因表達調(diào)控42006第十二章真核生物的基因表達調(diào)控42006第十三章分子生物學技術(shù)20002分子生物學的最近研究及課程總結(jié)20002總計4800068五．課程考核方式與評分標準（一）課程考核方式 考核方式包括平時課后作業(yè)及期未考試，考核內(nèi)容及所見比例如下：表4課程成績構(gòu)成表課程目標考核內(nèi)容考核方式課程目標占總成績的比例課后作業(yè)期未考試課程目標1基因概念及構(gòu)成特點；DNA復制、轉(zhuǎn)錄、發(fā)轉(zhuǎn)錄、翻譯；DNA損傷修復、突變、重組；基因表達調(diào)控、基因加工。分子雜交、PCR、核酸測序、足跡實驗、RNAi。20%60%55%課程目標2利用分子生物學的基本原理及實踐技能，發(fā)現(xiàn)分子生物學相關(guān)領(lǐng)域的科學問題，并提出相應的實驗設計方案。30%30%30%課程目標3學以致用的素養(yǎng)，將所學分子生物學知識與合成生物學相結(jié)合，理解其在合成生物學中的地位。具有正確的學習觀和價值觀；具備質(zhì)疑求實的科學態(tài)度和嚴謹?shù)倪壿嬎季S；塑造學生的職業(yè)精神與工匠精神，增強學生的時代責任感和使命感。50%10%15%考核方式占總成績的比例30%70%100%（二）評分標準1、課后作業(yè)分標準每章均布置課后作業(yè)，并在下周課前根據(jù)習題情況進行講解，批閱后將作業(yè)發(fā)回給學生以便學生復習、